ההבדל העיקרי בין משקל אטומי למסה אטומית הוא שמשקל אטומי הוא המשקל הממוצע של יסוד, ביחס לכל האיזוטופים שלו והכמות היחסית שלהם, אבל מסת אטומית היא המסה של אטום בודד.
רוב האנשים משתמשים במונחים מסה אטומית ומשקל אטומי לסירוגין. עם זאת, הם נושאים משמעויות שונות, וזה גורם לשגיאה משמעותית בחישובי חומר בתפזורת אם ניקח את שני המונחים האלה כאחד.
מהו משקל אטומי?
משקל אטומי הוא המשקל הממוצע של יסוד, ביחס לכל האיזוטופים שלו והשפע היחסי שלהם.לרוב, ליסודות כימיים יש איזוטופים; איזוטופים הם הצורות השונות של אותו יסוד כימי. לאיזוטופים יש אותו מספר של פרוטונים (מה שגורם להם להיות שייכים לאותו יסוד כימי) ומספר שונה של נויטרונים בגרעין האטום. ישנם אחוזים שונים של איזוטופים שונים המופיעים בטבע. עלינו לקחת בחשבון את המסות האטומיות של כל האיזוטופים ואת האחוזים שלהם כאשר מקבלים את המשקל האטומי של יסוד כימי. שם, נוכל לחשב את המסה הממוצעת באמצעות המסות האטומיות של כל איזוטופ כדי לקבל את המשקל האטומי. המשקל האטומי שאנו רואים בטבלה המחזורית מחושבים לפי תופעה זו.
נוכל להשתמש בשני השלבים הבאים לחישוב זה;
- תחילה, המר את האחוזים לערכים עשרוניים על ידי חלוקתם ב-100.
- לאחר מכן, הכפל את המסות האטומיות של כל איזוטופ מהערכים העשרוניים האלה בהתאם.
- סוף סוף, הוסף את התשובות כדי לקבל את התשובה הסופית.
סרטון 1: חישוב המשקל האטומי
דוגמה: נניח שיש לנו 98% מהאיזוטופ C-12 ו-2% מהאיזוטופ C-13 בטבע. הבה נחשב את המשקל האטומי של פחמן באמצעות המסות האטומיות של האיזוטופים האלה.
- המרה לערכים עשרוניים:
- ערך עשרוני עבור האחוז של C-12 הוא 0.98 (מתקבל על ידי חלוקת 98 מ-100).
- ערך עשרוני עבור האחוז של C-13 הוא 0.02 (מתקבל על ידי חלוקת 2 מ-100).
- כפל המסות האטומיות של כל איזוטופ מהערכים העשרוניים:
- 12 x 0.98=11.76
- 13 x 0.02=0.26
- הוספת תשובות יחד כדי לקבל את התשובה הסופית:
76 + 0.26=12.02
בסופו של דבר, נוכל לקבל את המשקל האטומי של היסוד הכימי פחמן כ-12.02 אמו (יחידות מסה אטומית). יתר על כן, אנו יכולים לקרוא למונח זה כ"מסה אטומית יחסית" מכיוון שהוא ממוצע של מסות אטומיות בפועל של איזוטופים.
מהי מסה אטומית?
אטומים מכילים בעיקר פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים. מסה אטומית היא פשוט המסה של אטום. במילים אחרות, זהו אוסף המסות של כל הנייטרונים, הפרוטונים והאלקטרונים באטום בודד, במיוחד, כאשר האטום אינו זז (מסת מנוחה). אנחנו לוקחים רק את מסת המנוחה כי לפי יסודות הפיסיקה כאשר אטומים נעים במהירות גבוהה מאוד המסות גדלות. עם זאת, מסת האלקטרונים קטנה מאוד בהשוואה למסה של פרוטונים וניוטרונים. לכן, אנו יכולים לומר שתרומת האלקטרונים למסה אטומית קטנה יותר. מכאן שאנו יכולים להזניח את המסה של אלקטרון בעת חישוב המסה האטומית. מעל לכל, לאיזוטופים שונים יש מסות אטומיות שונות למרות שהם שייכים לאותו יסוד כימי מכיוון שיש להם מספר שונה של נויטרונים.
איור 01: אנו יכולים להשתמש במסה של פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים של אטום כדי לחשב את המסה האטומית
יתר על כן, מסות האטומים קטנות ביותר, ולכן איננו יכולים לבטא אותן ביחידות מסה רגילות כמו גרמים או קילוגרמים. למטרותינו, אנו משתמשים ביחידה אחרת הנקראת יחידת מסה אטומית (amu) למדידת המסה האטומית. באופן דומה, יחידת מסה אטומית אחת היא אחת-עשרה מהמסה של איזוטופ C-12. כאשר אנו מחלקים מסה של אטום ממסה של שתים עשרה מהמסה של איזוטופ C-12, נוכל לקבל את המסה היחסית שלו. עם זאת, בשימוש הכללי כאשר אנו אומרים את המסה האטומית היחסית של יסוד, אנו מתכוונים למשקל האטומי שלהם (מכיוון שאנו מחשבים אותו בהתחשב בכל האיזוטופים).
מה ההבדל בין משקל אטומי למסה אטומית?
ברוב הפעמים אנו משתמשים במונחים משקל אטומי ומסה אטומית זהים.עם זאת, שני המונחים הללו נבדלים זה מזה בעיקר על פי ההגדרה. לכן, לפי ההגדרה, ההבדל העיקרי בין משקל אטומי למסה אטומית הוא שהמשקל האטומי הוא המשקל הממוצע של יסוד, ביחס לכל האיזוטופים שלו והשפע היחסי שלהם ואילו המסה האטומית היא המסה של אטום בודד..
יתר על כן, אנו יכולים לזהות הבדל חשוב נוסף בין משקל אטומי למסה אטומית על ידי התחשבות בדרך החישוב של כל ערך; עלינו לחשב את המשקל האטומי באמצעות אחוז השפע של כל האיזוטופים של יסוד כימי בטבע בעוד שנוכל לחשב את המסה האטומית פשוט על ידי הוספת מסות הפרוטונים, הנייטרונים והאלקטרונים של אטום.
סיכום – משקל אטומי לעומת מסת אטומי
משקל אטומי ומסה אטומית הם שני מונחים חשובים שאנו משתמשים בהם לעתים קרובות בחישובים כימיים. ההבדל העיקרי בין משקל אטומי למסה אטומית הוא שמשקל אטומי הוא המשקל הממוצע של יסוד, ביחס לכל האיזוטופים שלו והשפע היחסי שלהם ואילו המסה האטומית היא המסה של אטום בודד.
